第1講.土方規(guī)劃

前言

建筑施工技術(shù)是工程類專業(yè)的一門實踐性強(qiáng)、綜合性大、涉及知識面廣的骨干專業(yè)課程，它的任務(wù)是研究工程施工的局部規(guī)律和全局性規(guī)律。是同學(xué)們步入工作崗位后要學(xué)以致用、安身立命的主要課程之一。無論同學(xué)們畢業(yè)后在工程建筑領(lǐng)域從事何種職業(yè)和崗位，學(xué)好本課程的專業(yè)知識都將使你受用終生。本課程的諸多專業(yè)術(shù)語、概念和知識點(diǎn)常常是求職面試時主考官信手拈來的試題，本課程是你求職的敲門磚！本課程的施工程序、工藝流程、操作要點(diǎn)、質(zhì)量要求等內(nèi)容直接與規(guī)范的強(qiáng)制性條文接軌，這些知識將使你在職場受用一生！總目錄第1講土方規(guī)劃第16講鋼結(jié)構(gòu)工程第2講土方工程施工要點(diǎn)第17講起重安裝機(jī)械第3講機(jī)械化施工及填土壓實第18講結(jié)構(gòu)吊裝施工第4講基坑驗槽及地基加固處理第19講防水工程第5講混凝土預(yù)制樁施工第20講裝飾工程施工（1）第6講混凝土灌注樁施工第21講裝飾工程施工（2）第7講磚砌體施工第22講裝飾工程施工（3）第8講石砌體及砌塊砌體施工第23講冬雨期施工技術(shù)措施第9講腳手架及垂直運(yùn)輸?shù)?0講摸板工程第11講鋼筋工程第12講混凝土制備及運(yùn)輸?shù)?3講混凝土成型及養(yǎng)護(hù)第14講預(yù)應(yīng)力材料與機(jī)具第15講預(yù)應(yīng)力施工第1章土方工程第1講土方規(guī)劃第2講土方工程施工要點(diǎn)第3講機(jī)械化施工及填土壓實

第1講土方規(guī)劃1概述

2土方量計算的方法

3場地平整土方量計算4土方調(diào)配第1章土方工程1

概述包括一切土的挖掘、填筑、運(yùn)輸?shù)冗^程以及排水降水、土壁支撐等準(zhǔn)備工作和輔助工程。常見的土方工程施工內(nèi)容有：1.1

土方工程的內(nèi)容

⑴場地平整：包括障礙物拆除、場地清理、確定場地設(shè)計標(biāo)高、計算挖填土方量、合理進(jìn)行土方平衡調(diào)配等。

⑵開挖溝槽、基坑(豎井、隧道、修筑路基、堤壩)：包括測量放線、施工排水降水、土方邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等。

⑶土方回填與壓實：包括土料選擇、運(yùn)輸、填土壓實的方法及密實度檢驗等。第1講土方規(guī)劃共46頁第1頁1.2

土方工程的施工要求●土方量少、工期短、費(fèi)用??；●因地制宜編制合理的施工方案，預(yù)防流砂、管涌、塌方等事故發(fā)生，確保安全；1概述共46頁第2頁●要求標(biāo)高、斷面控制準(zhǔn)確；●應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的施工工藝、施工組織和機(jī)械化施工?！裢馏w有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；基坑土方開挖土的分類土的名稱密度（kg/m3）開挖方法一類土（松軟土）砂土；粉土；沖積砂土層；疏松的種植土；淤泥600～1500用鍬、鋤頭挖掘二類土（普通土）粉質(zhì)粘土；潮濕的黃土；夾有碎石、卵石的砂；粉土混卵(碎)石；種植土；填土1100～1600用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類土（堅土）軟及中等密實粘土；重粉質(zhì)粘土；礫石土；干黃土；含碎(卵)石的黃土；粉質(zhì)粘土；壓實的填土1750～1900主要用鎬，少許用鍬、鋤頭，部分用撬棍四類土（砂礫堅土）堅實密實的粘性土或黃土；中等密實的含碎(卵)石粘性土或黃土；粗卵石；天然級配砂石；軟泥灰?guī)r1900用鎬或撬棍，部分用鍥子及大錘五類土（軟石）硬質(zhì)粘土；中密的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土；膠結(jié)不緊的礫巖；軟石灰?guī)r及貝殼石巖1100～2700用鎬或撬棍、大錘，部分用爆破六類土（次堅石）泥巖；砂巖；礫巖；堅實的頁巖、泥灰?guī)r；密實的石灰?guī)r；風(fēng)化花崗巖、片麻巖2200～2900用爆破方法，部分用風(fēng)鎬七類土（堅石）大理巖；輝綠巖；粉巖；粗、中粒花崗巖；堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r2500～3100用爆破方法八類土（特堅石）安山巖；玄武巖；花崗片麻巖；堅實的細(xì)?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖2700～3300用爆破方法1.3土的工程分類1概述共46頁第3頁1.4

土的工程性質(zhì)

天然密度--是指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，它影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性。

干密度--是指單位體積中固體顆粒的質(zhì)量，它是用以檢驗土壓實質(zhì)量的控制指標(biāo)。⑴土的質(zhì)量密度取土環(huán)刀標(biāo)準(zhǔn)擊實儀不同類的土，其最大干密度是不同的；同類的土在不同的狀態(tài)下(含水量、壓實程度)其密實度也是不同的1概述共46頁第4頁⑵土的含水量W是土中所含的水與土的固體顆粒間的質(zhì)量比，以百分?jǐn)?shù)表示，見下式：含水量影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量土的含水量超過25～30%，則機(jī)械化施工就困難，容易打滑、陷車回填土則需有最佳含水量方能夯壓密實，獲得最大干密度快速含水量測定儀1概述共46頁第5頁⑶土的滲透性

是指水流通過土中孔隙的難易程度。地下水在土中的滲流速度

V

與土的滲透系數(shù)

K

和水頭梯度

I有關(guān)，地下水在土中的滲流速度可按達(dá)西公式計算：

V（m/d）=K·I

土壤滲透試驗儀滲透系數(shù)K值將直接影響降水方案的選擇和涌水量計算的準(zhǔn)確性1概述共46頁第6頁⑷土的可松性即自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復(fù)其原來的體積。土的可松性用可松性系數(shù)KS表示。

土的最初可松性系數(shù)

Kp=V2/V1；

土的最后可松性系數(shù)

K，p=V3/V1

。

式中：V1

——土在天然狀態(tài)下的體積；

V2

——土經(jīng)開挖后的松散體積；

V3

——土經(jīng)回填壓實后的體積。土的最初可松性系數(shù)KS是計算挖掘機(jī)械生產(chǎn)率、運(yùn)土車輛數(shù)量及棄土坑容積的重要參數(shù)，最后可松性系數(shù)K，S是計算場地平整標(biāo)高及填方所需的挖方體積等的重要參數(shù)。不同分類的土的可松性系數(shù)可參考下表：1概述共46頁第7頁土的可松性參考值土的類別體積增加百分?jǐn)?shù)可松性系數(shù)最初最后最初Kp最后K，p一類土（種植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03二類土（植物土、泥炭）20～303～41.20～1.301.03～1.04二類土14～282.5～51.14～1.281.02～1.05三類土24～304～71.24～1.301.04～1.07四類土（除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四類土（泥灰?guī)r、蛋白）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七類土30～4510～201.30～1.451.10～1.20八類土45～5020～301.45～1.501.20～1.301概述共46頁第8頁3場地平整土方量計算

3.1.1

H0的重要性

場地設(shè)計標(biāo)高是進(jìn)行場地平整和土方量計算的依據(jù)，也是總圖規(guī)劃和豎向設(shè)計的依據(jù)。合理地確定場地設(shè)計標(biāo)高，對減少土方工程量、加速工程進(jìn)度、降低工程造價有著重要意義。3.1

場地設(shè)計標(biāo)高H0的確定確定場地設(shè)計標(biāo)高應(yīng)結(jié)合各類影響因素反復(fù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇一個最佳方案。第1講土方規(guī)劃共46頁第15頁3.1.2

H0的確定原則

●滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊?；●充分利用地形，分區(qū)或分臺階布置，分別確定不同的設(shè)計標(biāo)高；●考慮挖填平衡，棄土運(yùn)輸或取土回填的土方量最少；●要有合理的泄水坡度(≧2‰)，滿足排水要求；●考慮最高洪水位的影響。4場地平整土方量計算共46頁第16頁3.1.3

H0的確定步驟如場地設(shè)計標(biāo)高無特殊要求時，可根據(jù)挖填土方量平衡的原則確定H0,其步驟如下：

⑴劃分方格網(wǎng)

方格網(wǎng)邊長a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原則即場地內(nèi)土方的絕對體積在平整前、后相等4場地平整土方量計算共46頁第17頁⑵確定各方格網(wǎng)角點(diǎn)高程●水準(zhǔn)儀實測；●利用地形圖上相鄰兩等高線的高程，用插入法求得。4場地平整土方量計算共46頁第18頁用插入法求得H13=251.70水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測量按每一個方格的角點(diǎn)的計算次數(shù)（權(quán)數(shù)），即方格的角點(diǎn)為幾個方格共有的情況，確定設(shè)計標(biāo)高H0的實用公式為：⑶按挖填平衡確定設(shè)計標(biāo)高式中：

n——

方格網(wǎng)數(shù)；

H1——

一個方格僅有的角點(diǎn)坐標(biāo)；

H2——

兩個方格共有的角點(diǎn)坐標(biāo)；

H3——

三個方格共有的角點(diǎn)坐標(biāo)；

H4——

四個方格共有的角點(diǎn)坐標(biāo)。4場地平整土方量計算共46頁第19頁3.2

場地設(shè)計標(biāo)高H0的調(diào)整

按以上步驟求得的H0僅為一理論值，還應(yīng)考慮以下因素進(jìn)行調(diào)整，求出H,0：

●土的可松性影響——填方因土的可松性引起的填方體積增加；

●場內(nèi)挖方和填方的影響——從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，安排的挖方就近棄土和填方就近場外取土，引起的挖填土方量的變化；

●場地泄水坡度的影響——單坡？雙坡？4場地平整土方量計算共46頁第20頁由于土具有可松性，一般填土需相應(yīng)提高設(shè)計標(biāo)高，故考慮土的可松性后，場地設(shè)計標(biāo)高調(diào)整為：VWVTH0V,WV,TH,0Δh理論設(shè)計標(biāo)高調(diào)整設(shè)計標(biāo)高3.2.1

土的可松性影響4場地平整土方量計算共46頁第21頁

場地設(shè)計標(biāo)高H0是按挖填土方量平衡的原則確定的，但從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，常會將部分挖方就近棄于場外，或就近于場外取土用于部分填方，均會引起挖填土方量的變化，亦需調(diào)整場地設(shè)計標(biāo)高。3.2.2

場內(nèi)挖方和填方的影響式中：

Q——場地根據(jù)H0平整后多余或不足的土方量。其設(shè)計標(biāo)高調(diào)整值按下式計算：

4場地平整土方量計算共46頁第22頁

調(diào)整后的設(shè)計標(biāo)高是一個水平面的標(biāo)高，而實際施工中要根據(jù)泄水坡度的要求(單坡泄水或雙坡泄水)計算出場地內(nèi)各方格網(wǎng)角點(diǎn)實際設(shè)計標(biāo)高。3.2.3場地泄水坡度的影響

⑴場地為單坡泄水時，場地內(nèi)任意點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高則為：式中：l——該點(diǎn)至設(shè)計標(biāo)高H，0的距離；

i——場地泄水坡度（不小于2‰）。4場地平整土方量計算共46頁第23頁場地單向泄水坡度示意圖

⑵場地為雙坡泄水時，場地內(nèi)任意點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高則為：式中：lx、ly——該點(diǎn)沿X-X、Y-Y方向距場地中心線的距離；

ix、iy——場地沿X-X、Y-Y方向的泄水坡度。公式中正負(fù)號的取值：計算角點(diǎn)在H，0之上取“＋”，反之取“－”4場地平整土方量計算共46頁第24頁場地雙向泄水坡度示意圖3.3場地土方量的計算

3.3.1

求各方格角點(diǎn)的施工高度hn

hn=場地設(shè)計標(biāo)高Hn－自然地面標(biāo)高H

角點(diǎn)編號施工高度hn

1

-0.7243.2442.52自然地面標(biāo)高H

設(shè)計標(biāo)高Hn若hn為正值則該點(diǎn)為填方，

hn為負(fù)值則為挖方。場地土方量計算步驟如下：4場地平整土方量計算土方方格網(wǎng)圖例共46頁第25頁

零線位置的確定：先求出方格網(wǎng)中邊線兩端施工高度有“+”、“－”中的零點(diǎn)，將相鄰兩零點(diǎn)連接起來即為零線。3.3.2繪出零線

式中：X1、X2——角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離(m)；

h1、h2——相鄰兩角點(diǎn)的施工高度(m)，均用絕對值；

a——方格網(wǎng)的邊長(m).零點(diǎn)的位置按下式計算：4場地平整土方量計算共46頁第26頁零點(diǎn)位置計算示意

為省略計算，亦可用圖解法直接求出零點(diǎn)位置。即用尺在各角點(diǎn)標(biāo)出相應(yīng)比例，用尺相接，與方格相交點(diǎn)即為零點(diǎn)位置。見下圖：

h1+0.30h2-0.20±0551010h7h8+0.7-0.10用尺量出h1＋0.3的刻度用尺量出h2－0.2的刻度兩點(diǎn)連線與方格的交點(diǎn)為零點(diǎn)用尺量出h8－0.1的刻度用尺量出h7＋0.7的刻度兩點(diǎn)連線與方格的交點(diǎn)為零點(diǎn)兩零點(diǎn)連線即為零線4場地平整土方量計算共46頁第27頁3.3.3

計算場地挖、填土方量

“零線”求出，也就劃出了場地的挖方區(qū)和填方區(qū)，便可按平均高度法計算各方格的挖、填土方量了。4場地平整土方量計算共46頁第28頁挖方施工及長距離土方調(diào)運(yùn)3.3.4計算各挖、填方調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距

先按下式求出各挖方或填方區(qū)土方重心坐標(biāo)X0、Y0：

填方區(qū)··yH0H0xxOWxOTyOWyOTL0挖方區(qū)式中：

xi、yi——i塊方格的重心坐標(biāo)；

Vi——i塊方格的土方量。V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方區(qū)重心填方區(qū)重心4場地平整土方量計算共46頁第29頁

則填、挖方區(qū)之間的平均運(yùn)距L0為：式中：x0T、y0T——填方區(qū)的重心坐標(biāo)；

x0W、y0W——挖方區(qū)的重心坐標(biāo)。

在實際工作中，亦可用作圖法近似地求出調(diào)配區(qū)的形心位置O代替重心坐標(biāo)，用比例尺量出每對調(diào)配區(qū)的平均運(yùn)距。4場地平整土方量計算共46頁第30頁4土方調(diào)配（補(bǔ)充內(nèi)容）4.2土方調(diào)配的原則土方調(diào)配是土方規(guī)劃中的一個重要內(nèi)容。其原則是：力求挖填平衡、運(yùn)距最短、費(fèi)用最省，考慮土方的利用，以減少土方的重復(fù)挖填和運(yùn)輸。4.1土方調(diào)配的步驟

劃分調(diào)配區(qū)（繪出零線）→計算調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距（即挖方區(qū)至填方區(qū)土方重心的距離）→確定初始調(diào)配方案→優(yōu)化方案判別→繪制土方調(diào)配圖表。第1講土方規(guī)劃共46頁第31頁4.3

最優(yōu)調(diào)配方案的確定

最優(yōu)調(diào)配方案的確定，是以線性規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，常用“表上作業(yè)法”求解。調(diào)配的步驟如下：用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案最優(yōu)方案判別繪制土方調(diào)配圖最優(yōu)方案判別方案的調(diào)整是否5土方調(diào)配共46頁第32頁4.3.1

初始調(diào)配方案

下圖為一矩形廣場，圖中小方格內(nèi)的數(shù)字為各調(diào)配區(qū)的土方量，箭桿上的數(shù)字則為各調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距。試求土方調(diào)配最優(yōu)方案。500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方區(qū)編號填方區(qū)編號挖方區(qū)需調(diào)出土方填方區(qū)需調(diào)進(jìn)土方調(diào)配區(qū)間的平均運(yùn)距5土方調(diào)配共46頁第33頁各調(diào)配區(qū)土方量及平均運(yùn)距

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W1x1150x1270x13100500C,11C,12C,13W2x2170x2240x2390500C,21C,22C,23W3x3260x32110x3370500C,31C,32C,33W4x4180x42100x4340400C,41C,42C,43填方量m380060050019005土方調(diào)配共46頁第34頁

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3,11C,12C,13W2×7050040×90500C,21C,22C,23W36011070500C31C32C33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900

步驟1：選取平均運(yùn)距最小(C22=C43=40)的方格，確定它所對應(yīng)的調(diào)配土方數(shù)，并使其盡可能大。本例選取C43=40，X43=400(W4的全部挖方調(diào)往T3)，X41、X42=0(W4的挖方不調(diào)往T1、T2)，在X41、X42的方格內(nèi)畫上“×”5土方調(diào)配共46頁第35頁

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W170100500C,11C,12C,13W27090500C,21C,22C,23W3500C,31C,32C,33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900

步驟2：重復(fù)步驟1，按平均運(yùn)距由小到大依次計算X22、X11、X31（C22→C11→C31）

，我們就得到了土方調(diào)配的初始方案。1.5土方調(diào)配5005001003001004050××××6070110共46頁第36頁4.3.2最優(yōu)方案判別初始調(diào)配方案是按“就近調(diào)配”求得的，它保證了挖填平衡、總運(yùn)輸量是較小的，但不一定是最小的，因此還需進(jìn)行判別。在“表上作業(yè)法”中判別最優(yōu)方案的方法有很多，這里我們介紹引入“假想價格系數(shù)”求檢驗數(shù)λij來判別。首先求出表中各方格的假想價格系數(shù)，有調(diào)配土方的假想價格系數(shù)C，ij=Cij

，無調(diào)配土方的假想價格系數(shù)按下式計算：5土方調(diào)配共46頁第37頁利用已知的假想價格系數(shù)，我們可以逐個求解未知的C，ij。

步驟1：在有調(diào)配土方的方格內(nèi)，C，ij=Cij，將數(shù)據(jù)填入表中；

該公式的意義即：構(gòu)成任一矩形的四個方格內(nèi)對角線上的假想價格系數(shù)之和相等。

5土方調(diào)配共46頁第38頁

步驟2：按任一矩形的四個方格內(nèi)對角線上的C，ij之和相等，逐個求解未知的C，ij；如：填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W150050×70×1005005010060W2×7050040×90500－10400W330060100110100705006011070W4×80×10040040400308040填方量m380060050019005土方調(diào)配共46頁第39頁填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W150－70+1005005010060W2+7040+90500-10400W360110705006011070W4+80+10040400308040填方量m38006005001900

步驟3：引入檢驗數(shù)λ，按下式求出表中無調(diào)配土方方格的檢驗數(shù)（即方格右邊兩小格數(shù)字上下相減，將正負(fù)號填入表中）：

λ12出現(xiàn)負(fù)數(shù)說明方案不是最佳方案，需要進(jìn)行調(diào)整。5土方調(diào)配共46頁第40頁

步驟2：找出x12的閉回路。其作法是，從x12方格出發(fā)，沿水平或豎直方向前進(jìn)，遇到有數(shù)字的方格作900轉(zhuǎn)彎(也可不轉(zhuǎn)彎)，如果路線恰當(dāng)，有限步后便能回到出發(fā)點(diǎn)。形成一條以有數(shù)字的方格為轉(zhuǎn)角點(diǎn)、用水平或豎直線聯(lián)起來的閉回路。見下表：

T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400①②③④⑤4.3.3

方案的調(diào)整

步驟1：在所有負(fù)檢驗數(shù)中挑選一個(一般選最小的)，本例即λ12，將它對應(yīng)的變量

x12作為調(diào)整對象。5土方調(diào)配共46頁第41頁

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W150070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W330060110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900

步驟3：從空格

X12出發(fā)，沿閉回路（方向任意）行進(jìn)，在各奇數(shù)轉(zhuǎn)角點(diǎn)的數(shù)字中挑出一個最小的（本例即X32=100）將它由X32調(diào)到X12方格中。5001005土方調(diào)配共46頁第42頁

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W1